odraz a lom svetla

Autor: Andrej Madáč | 22.4.2014 o 10:46 | (upravené 23.7.2014 o 9:56) Karma článku: 2,00 | Prečítané:  597x

Pre odraz a lom svetla na rozhraní dvoch prostredí platí Huyghensov princíp. S týmto optickým zákonom je všeobecný súhlas.

Pre dopadajúci svetelný lúč teda platí, že uhol dopadu alfa sa rovná uhlu odrazu alfa', obr.1.

odraz0.JPG


Obr. 1 Uhol dopadu a odrazu

Čo sa stane ak sa odrazová plocha zrkadla pohybuje? V prostredí atmosféry Zeme je tento prípad nezaujímavý, nakoľko dosiahnuteľná rýchlosť pohybu optického zariadenia vzhľadom na prostredie atmosféry Zeme je voči rýchlosti svetla zanedbateľná. Iná situácia je v otvorenom kozmickom prostredí. Rýchlosť pohybu kozmických ďalekohľadov vzhľadom na prostredie v ktorom sa pohybujú (kozmický priestor) nie je vzhľadom k rýchlosti svetla zanedbateľná.

Obežná rýchlosť kozmického ďa lekohľadu je 8 km/s, Zeme okolo Slnka 30 km,slnečnej sústavy je 250 km/s...  Predpokladajme teda, že rýchlosť kozmických ďalekohľadov je 300 ± 8 km/s za jeden obeh okolo Zeme.

Takáto rýchlosť nie je z hľadiska kozmických ďalekohľadov zanedbateľná. Ak je ohnisková vzdialenosť primarného a sekundarného zrkadla ďalekohľadu 10 metrov, tak za dobu, kým svetlo po odraze dorazí do sekundarného zrkadla, preletí ďalekohľad 10 mm. Na obr. 2 je znázornený vplyv pohybu odrazovej plochy na uhol dopadu a odrazu svetla.

 

odraz2.jpg

Obr. 2 Uhol dopadu a odrazu s uvažovaním pohybu odrazovej plochy

Samozrejme môžeme oponovať, že ide iba o zdanlivý uhol dopadu resp. odrazu, ale pre ďalekohľady je to skutočnosť. Dôkazom je termín aberácia (obr. 3), ktorý je prebratý z Encyklopédie astronómie 1987, Obzor Bratislava, str. 63.

 

aberacia.jpg

Obr. 3 Aberácia svetla

Tento jav musia brať do úvahy pre nasmerovaní optickej osi pozemských  ďalekohľadov vplyvom rotácie Zeme (denná aberácia) a obežného pohybu Zeme okolo Slnka, 30 km/s (ročná aberácia). Ide v podstate o „škúlenie" vplyvom pohybu pozorovateľa. Na obr. 4 je znázornený vplyv pohybu zrkadla na „škúlenie" a ostrosť obrazu.

hst3.JPG

Obr. 4 Vplyv pohybu parabolického zrkadla na dopad a odraz lúčov


  • Lúče rovnobežne s optickou osou (modré) dopadajúce na zrkadlo  v čase t1 sa po odraze pretnú v čase t2 v ohnisku Ft1, ale ohnisko zrkadla sa vplyvom pohybu nachádza v bode Ft2.
  • Lúče určené rýchlosťou pohybu (červené), dopadajúce zo smeru pozorovania na zrkadlo v čase t1 sa po odraze pretnú v čase t2 v okolí ohniska Ft2, teda nie v jednom bode!

Dobre známym príkladom vplyvu pohybu na uhol dopadu a odrazu je HST (Hubblov vesmírny ďalekohľad), ktorý po uvedení na obežnú dráhu (1990) mal dve optické chyby: škúlil a videl neostro.

Poznámka: Predchádzajúce ďalekohľady na obežnej dráhe Zeme boli relatívne malé a slúžili na pozorovanie povrchu Zeme. Preto sa na nich uvedené vplyvy nepozorovali.

Po „oprave" HST v decembri roku 1993 použitím korekčných šošoviek (vložením zariadenia pod názvom COSTAR) sa ostrosť videnia zlepšila. Problém polohovania smeru optickej osi HST vysvetlili „nepresným" určením polôh hviezd v katalógu. Pritom nový katalóg hviezd sa urobil práve pre HST, samozrejme s astronomickou presnosťou(ale v atmosfére na Zemi)...

Steve Maran (NASA's Goddard Space Flight Center), citujeme z časopisu Popular Science október 1990: „Fixed Head Star Tracker", (tri malé ďalekohľady použité na fixovanie smeru pozorovania) nefungovali správne. „Zachytili" sa na nesprávnych hviezdach. Ich orientácia závisí na údajoch z katalógu hviezd, ktorý zostavili astronómovia a vysvitlo, že katalóg obsahuje chyby, ktoré je potrebné korigovať. Táto chyba sa dala "odstrániť" zmenou dát v databáze.

O príčinách problému ostrosti a smeru pozorovania sme spolu s mojím bratom, informovali pracovníkov NASA. Tu je jedna z ich odpovedí:

weiler1.jpg

weiler2.png

V súčasnosti sa kozmické ďalekohľady vyrábajú s pohyblivým ohniskom na korekciu rýchlosti pohybu. Americká agentúra natočila dokument, v ktorom konštruktér COSTARU ukazuje, ako v kúpeľní pri zasúvaní sprchovacej hlavice do držiaka ho napadlo posúvať ohnisko teleskopu. Zaujímavé je, že neuviedli dôvod posúvania ohniska, ktorým je vplyv pohybu ďalekohľadu na "absolútnu" rýchlosť svetla.

Len pre zaujímavosť uvádzam moju účasť na seminári k teórii relativity, konanom na ústave fyziky SAV v Bratislave v máji 2002, kde som predniesol tento problém. Výsledkom bol článok FÚ SAV, k mojej prednáške, ktorý pripájam.

http://tech.sme.sk/c/565519/akademia-reaguje-na-popieratelov-einsteinovej-teorie-relativity.html

 

 

 

 

 

 

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

EKONOMIKA

Učiteľ, ktorý sa rád hral. Ako sa Milan Reindl stal dizajnérom Lego Technic

Nevyštudoval techniku ani dizajn. Napriek tomu sa stal jedným z jedenástich dizajnérov Lego Technic. Len vďaka tomu, že si rád z lega skladal veci, na ktoré nemal návod.

SVET

Výbuchy po futbalovom zápase v Istanbule zabili 29 ľudí

K explóziám došlo hodinu po zápase medzi Besiktasom a Bursasporom.

DOMOV

Smer chce byť politicky nekorektný aj robiť poriadky v osadách

Novými podpredsedami sú Blanár a Žiga.


Už ste čítali?